Beschreibung
P 1228 – Werkzeugseitige Beeinflussung der tribologischen Bedingungen beim Presshärten
Die Standzeit von Presshärtewerkzeugen, welche maßgeblich durch adhäsiven und abrasiven Verschleiß bestimmt wird, nimmt eine zentrale Rolle in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit des Presshärteprozesses ein. Die tribologischen Bedingungen in der Wirkfuge zwischen Halbzeug und den Werkzeugelementen stellen somit einen kritischen Faktor dar, welcher die Qualität pressgehärteter Bauteile entscheidend beeinflusst. In Anbetracht der bisherigen Forschungsarbeiten wird deutlich, dass die vorhandenen Erkenntnisse über die tribologischen Bedingungen nicht ausreichen, um eine relevante Verbesserung der Prozessauslegung zu erzielen oder wirksame werkzeugseitige Maßnahmen für eine signifikante Erhöhung der Standzeit abzuleiten.
Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens besteht darin, funktionale Wirkzusammenhänge zwischen der Topografie der Werkzeugoberfläche sowie dem Werkzeugwerkstoff und dem tribologischen Einsatzverhalten von Werkzeugen beim Presshärten zu ermitteln. Durch das Verständnis der Wirkzusammenhänge werden Maßnahmen abgeleitet, welche die Standzeit von Presshärtewerkzeugen und somit die Wirtschaftlichkeit des Prozesses erhöhen.
Um das Forschungsziel zu erreichen, wurden in Absprache mit den Industriepartnern drei Werkzeugwerkstoffe für die Untersuchungen ausgewählt. Darüber hinaus wurden unterschiedliche Verfahren zur Bearbeitung der Werkzeugoberfläche sowie Werkzeugbeschichtungen auf Basis des Streifenziehversuchs analysiert. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Rauheit der Werkzeugoberfläche im Rahmen der Laborversuche keine Auswirkung auf das resultierende Reibverhalten hat. Jedoch kann sowohl die Wahl des Werkzeugwerkstoffes als auch dessen Wärmebehandlung einen Einfluss auf das tribologische Verhalten haben. Zudem wurde sowohl Reibung als auch Verschleiß durch den Einsatz von PVD-Werkzeugbeschichtungen signifikant verringert.
Die Ergebnisse wurden abschließend anhand einer B-Säulengeometrie im Labormaßstab erfolgreich verifiziert. Hierbei zeigte sich eine gute Übertragbarkeit der gesammelten Erkenntnisse aus den Streifenziehversuchen auf den Presshärteprozess mit einer praxisrelevanten Geometrie.
Veröffentlichung:
2019
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. M. Merklein
